Projekt IM-SAFE – stworzenie zintegrowanego systemu zarządzania infrastrukturą w Europie

Pierwsze kroki

Koordynowaniem projektu zajęła się Holenderska Organizacja Zastosowań Nauki (TNO). Multidiscyplinarne konsorcjum składające się z 10 partnerów rozpoczęło pracę od analizy zapisów istniejących norm oraz rozporządzeń w krajach europejskich [3]. To pozwoliło na wyszczególnienie brakujących treści, nieścisłości (także w nazewnictwie) i znalezienie szeregu różnic wymagających ujednolicenia. Na tym etapie szczególny nacisk położono na opracowanie wymagań dotyczących stałego monitoringu mostów oraz tuneli ze względu na braki w ujęciu tych zagadnień w normach. Dotyczy to przede wszystkim odpowiedniego konstruowania systemów, stosowanych czujników i ich doboru do mierzonych parametrów oraz integracji, opracowywania i interpretacji danych zbieranych poprzez systemy zdalnego monitorowania. Nie mniej istotne było również szczegółowe przeanalizowanie barier społeczno-politycznych i ekonomiczno-technologicznych, które znacząco spowalniają postęp normalizacji wymagań utrzymania obiektów mostowych [4]. Opublikowano szereg rekomendacji, które pozwolą na ich ograniczenie tam, gdzie działania są niezbędne i powinny zostać podjęte jak najszybciej, aby państwa europejskie były gotowe na wdrożenie nowej normy.

Dostęp do wiedzy i spójna nomenklatura

W ramach wymiany doświadczeń zebrano w ogólnodostępnej witrynie projektu ok. 99 różnych obiektów mostowych objętych stałym monitoringiem [5]. Każdy z nich zawiera szczegółową lokalizację oraz zakres i cel monitorowania. Witryna została następnie rozszerzona o kolejne zakładki, w tym szczegółowe opracowanie merytoryczne wybranych metod badawczych stosowanych w inspekcji [6] oraz dane dotyczące częstotliwości i zakresu przeglądów technicznych w różnych krajach. Znajdują się tam również informacje na temat istniejących strategii zarządzania [7], kategorii utrzymaniowych nadawanych obiektom mostowym oraz słownik proponowanych definicji zagadnień z zakresu diagnostyki istniejących w obecnych normach [8]. Zdefiniowanie na nowo niektórych zagadnień, zwłaszcza identyfikowanych uszkodzeń, było dużym wyzwaniem, wymagającym szczegółowej analizy. Przede wszystkim porównania mechanizmów ich powstawania, widocznych objawów, sposobu detekcji ze stosowanymi obecnie definicjami i proponowanymi w innych projektach badawczych. Jak się okazuje, już na poziomie nazewnictwa mamy do czynienia z bardzo różnorodnym rozumieniem tematu, trudna jest zatem wymiana informacji pomiędzy krajami UE. Dotyczy to również sposobów i skali oceny stanu technicznego obiektów. Zebranie stosowanych obecnie metod pozwoliło na zaproponowanie rozwiązania łączącego najefektywniejsze ich elementy. To natomiast w połączeniu z nowoczesnymi narzędziami IT umożliwia nie tylko bieżącą kontrolę stanu obiektów, ale i długoterminowe planowanie napraw. Analiza stosowanych obecnie systemów IT do zarządzania obiektami drogowymi zarówno dla zarządców, jak i inspektorów mostowych wykazała, że wciąż brakuje kompatybilności ich funkcji na wielu poziomach. Dotyczy to kompleksowego zarządzania poprzez cały okres eksploatacji między wieloma użytkownikami takich systemów z różnych jednostek oraz krajów. W projekcie zaproponowano metody skutecznej organizacji sprzętowo-programowej infrastruktury IT służącej kompleksowemu wspieraniu procesów zarządzania obiektami [9].

Konsultacje ekspertów

Projekt IM-SAFE ma także za zadanie popularyzować mniej powszechne technologie badawcze w diagnostyce mostowej. Ich stosowanie (zwłaszcza relatywnie nowych narzędzi z obszaru sztucznej inteligencji) wymaga szczegółowego zdefiniowania w normie, aby znane były sposoby ich implementacji oraz weryfikacji danych. Zakres koniecznych zapisów był konsultowany z czołowymi ekspertami z różnych krajów członkowskich UE.

Służą temu cykliczne spotkania z ekspertami diagnostyki mostowej, podczas których omawiane są wyniki poszczególnych analiz, a także wyodrębniane obszary wymagające uzupełnienia. Do grona uczestników mogą dołączyć zainteresowani i związani z obszarem diagnostyki mostowej przez cały okres projektu. Spotkanie prezentujące końcową wersję treści normy odbędzie się w 2023 r. i będzie okazją do omówienia szczegółów planu wdrożenia uwzględniającego polskie uwarunkowania prawno-administracyjne.

Dobre praktyki na przykładzie Mostu Gdańskiego

Jednym z obiektów mostowych w stanie technicznym wymagającym szczególnego nadzoru jest Most Gdański w Warszawie, wybudowany przez Mostostal Warszawa w latach 50. ubiegłego wieku. Powstał on na powojennych filarach wyburzonego mostu. Jego stan jest trudny do oceny ze względu na różnorodność użytych materiałów konstrukcyjnych na przestrzeni lat. W czasie rozpoczęcia projektu IM-SAFE planowane były prace remontowe i modernizacja obiektu. Współpraca Mostostalu Warszawa z Instytutem Badawczym Dróg i Mostów (IBDiM) oraz konsultacje z Zarządem Dróg Miejskich w Warszawie poskutkowały decyzją o zainstalowaniu systemu monitoringu na Moście Gdańskim. Jest to jedno z działań w ramach projektu IM-SAFE mających na celu popularyzację systemów monitoringu oraz potwierdzających ich skuteczność. Zastosowanie rozproszonych systemów czujników światłowodowych umożliwia analizę statyczną pracy konstrukcji przy przejazdach tramwajowych. Obecnie system nieprzerwanie zbiera wyniki pomiarów, do których ciągły dostęp zapewnia zdalna platforma. Za dostarczenie kompleksowego rozwiązania do monitoringu odpowiada firma SHM System [10].

System monitorowania składa się z ośmiu czujników światłowodowych, które zapewniają optymalną dokładność pomiaru, oraz ośmiu czujników strunowych o wysokiej niezawodności.

Ciągły monitoring objął pomiary odkształceń wybranych elementów dźwigarów mostów głównych. W sposób ciągły w czasie wykonywane są pomiary statyczne za pomocą punktowych czujników strunowych. Natomiast okresowo wykonywane są odczyty czujników światłowodowych.

Za pomocą czujników strunowych mierzone są odkształcenia punktowe i oraz temperatura zewnętrznych powierzchni w miejscu odkształceń punktowych. Światłowodowe czujniki są zastosowane do mierzenia odkształceń liniowo ciągłych od obciążeń statycznych.

Tak skonstruowany system pozwala na wczesne wykrywanie wytężonych stref i anomalii parametrów użytkowych mostu, stwarzając tym samym możliwość odpowiedniego reagowania na zagrożenia. Monitoring został uzupełniony o inspekcję przemieszczeń i przyspieszeń drgań z zastosowaniem radarów interferencyjnych, przeprowadzoną przez IBDiM [11, 12].

Galeria